化學淋浴系統的性能檢測與現存問題思考

佟海龍，王 棟，孫百明，邢國華，卜云婷，馮靖涵，李煒煜，劉益民，曹國慶，周 琦*

（1.中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所，哈爾濱150001；2.中國建筑科學研究院有限公司，北京100013）

0 引言

在高級別生物安全實驗室工作經常需要接觸各種病原微生物，因此高級別生物安全實驗室是具有一定危險性的工作場所。保護高級別生物安全實驗室工作人員的安全與健康，防止微生物的危害性污染已經迫在眉睫。2003 年，世界范圍的嚴重急性呼吸道綜合征爆發流行，更使人們意識到生物安全防護的重要性。高級別生物安全實驗室中化學淋浴系統是一個不可或缺的關鍵防護設備[1]。實踐表明，正確使用化學淋浴系統可以有效減少由于氣溶膠暴露所造成的實驗室感染以及培養物交叉污染，同時化學淋浴系統也是保護環境的一種有效裝置。因此，在高級別生物安全實驗室正式運行前應對化學淋浴系統進行全面的性能檢測，掌握其性能現狀，確保其性能滿足生物安全實驗室的使用要求。以下闡述化學淋浴系統相關性能的檢測方法、檢測設備、合格標準、常見問題及解決方法，以期掌握化學淋浴系統的性能現狀，保證其安全可靠地運行，降低生物安全實驗室的泄漏風險。

1 化學淋浴系統概述

化學淋浴系統是高等級生物安全實驗室中非常重要的防護設施，適用于身著防護服的人員消毒，在實驗人員離開高污染區時，能有效防止實驗操作過程中含有的危險性生物微粒被帶離核心實驗室。其工作原理主要是將化學淋浴系統內的空氣向外抽吸，使化學淋浴箱體內保持負壓狀態，通過氣流將氣溶膠帶出箱體；外界空氣經高效空氣過濾器過濾后進入化學淋浴系統內；箱體內的空氣也需經過高效空氣過濾器過濾后再排放到大氣中，以保護環境[2-3]。通過消毒液和軟化水沖洗將正壓防護服表面消毒或者沖洗干凈，以保證實驗人員離開化學淋浴間時不含有危險性生物微粒。化學淋浴系統一般由箱體和化學加藥系統兩部分組成，箱體內部含有外排風箱系統、空氣過濾系統、氣密門、控制和報警系統、照明光源和氣密性部件等。化學淋浴系統結構如圖1 所示。

圖1 化學淋浴系統結構圖

2 化學淋浴系統性能檢測的標準簡介

根據CNAS-CL53：2016《實驗室生物安全認可準則對關鍵防護設備評價的應用說明》及RB/T 199—2015《實驗室設備生物安全性能評價技術規范》[4-5]，以下3 種情況下應對化學淋浴系統進行現場檢測：

（1）生物安全實驗室竣工后、投入使用前和化學淋浴系統安裝完畢時；

（2）高效過濾器及內部部件維修更換后；

（3）生物安全實驗室一年一度的常規檢測。

檢測項目包括：（1）外觀要求；（2）使用要求；（3）箱體氣密性；（4）高效過濾器檢漏；（5）壓差；（6）換氣次數；（7）防回流裝置；（8）液位報警裝置；（9）消毒效果驗證；（10）氣密門；（11）噪音；（12）照度；（13）電磁閥；（14）液位傳感器；（15）壓縮空氣管道；（16）電控箱接地電阻；（17）給水管道；（18）排水管道。其中箱體氣密性、高效過濾器檢漏、壓差、換氣次數、防回流裝置、液位報警裝置和消毒效果驗證為必檢項目。

3 化學淋浴系統的性能檢測

3.1 化學淋浴系統的相關性能指標

對某高級別生物安全實驗室內的1 臺化學淋浴系統進行檢測，在檢測溫度為23 ℃、相對濕度為65%條件下進行，只對必檢項目檢測。化學淋浴系統相關性能指標檢測的必要性：（1）箱體氣密性：一定要保證生物安全實驗室化學淋浴箱體的氣密性，才能有效地防止病原微生物外泄。（2）送風高效過濾器檢漏和排風高效過濾器檢漏：高效過濾器是生物安全實驗室中不可或缺的組成部分，其透過率若不滿足檢測要求，則存在病原微生物泄漏的風險，因此需要對送、排風高效過濾器進行檢漏測試，從而有效控制病原微生物的暴露，避免對環境造成污染。（3）壓差：空氣總是從負壓小的地方流向負壓大的地方，因此要保持核心實驗室的負壓大于化學淋浴箱體的負壓，化學淋浴箱體的負壓大于正壓防護服更換間的負壓。（4）換氣次數：為進一步提高化學淋浴箱體內空氣質量，通過送風排風管為箱體內通入新鮮空氣，使箱體內微環境得到改善。（5）防回流裝置：化學淋浴系統的給水、加藥、風淋和排水系統均應設置防回流裝置，避免管道內液體或空氣回流過程中造成二次污染。（6）液位報警裝置：化學淋浴加藥罐及原液罐體內應配備液位報警裝置，當液位過高或過低時，通過液位信號反饋至中控室報警系統，能夠有效保證化學加藥系統液位始終處于正常狀態。（7）消毒效果驗證：實驗人員經過化學淋浴系統時，若無法避免高致病性微生物被帶出實驗室，則可能對環境和人員造成嚴重的二次污染，后果將不堪設想。因此，實驗人員穿著正壓防護服離開化學淋浴系統時的消毒效果十分重要。化學淋浴系統相關性能指標詳見表1[6-7]。

表1 化學淋浴系統相關性能指標

3.2 化學淋浴系統的壓差和換氣次數檢測

（1）化學淋浴系統的壓差測定應在送、排風正常運行30 min 以上進行。通過觀察箱體上的壓差表對壓差進行測定。壓差檢測能夠確保防護服更換間、化學淋浴間及核心實驗室內保持一定的負壓梯度，可防止病原微生物以氣溶膠的形式擴散至外界，避免造成環境污染，檢測結果詳見表2。

表2 化學淋浴系統壓差和換氣次數檢測結果

（2）換氣次數是衡量空間內稀釋情況好壞的參數，也是估算空間通風量的依據。高級別生物安全實驗室中核心實驗室的換氣次數尤為關鍵。化學淋浴系統的換氣次數測定應在送、排風正常運行30 min以上進行。換氣次數通過風量罩測定，選用帶流量計的風量罩可直接測得風量，其中風量罩面積應接近風口面積。測定時應將風量罩口完全罩住過濾器或出風口，風量罩面積應與風口面積對中（即風量罩中心與風口中心在同一條垂線上），風量罩邊與接觸面應嚴密無泄漏。從表2 結果可知，普通淋浴間、防護服更換間、化學淋浴間及核心實驗室的換氣次數全部符合要求。

3.3 化學淋浴系統的防回流裝置和液位報警檢測

防回流裝置主要包括軟化水進水管道單向閥、軟化水淋浴管道單向閥、化學加藥單向閥和壓縮空氣單向閥，化學淋浴系統單向閥如圖2 所示（其中軟化水淋浴管道單向閥、化學加藥單向閥和壓縮空氣單向閥共用一個管道）。化學淋浴排水系統采用氣密性地漏[8]，如圖3所示。該指標通過現場觀察法進行判斷。

圖2 化學淋浴系統單向閥

圖3 排水系統防回流氣密性地漏

液位報警裝置在化學淋浴系統的原液罐（200 L）、化學加藥罐（1 000 L）和備用罐（1 000 L）中均有安裝，當原液罐中液體低于25 L 或高于175 L、化學加藥罐和備用罐中液位低于100 L 或者高于900 L 時，自控系統就會出現聲光報警。

3.4 化學淋浴系統的氣密性和高效過濾器的檢漏檢測

檢測化學淋浴系統內氣密門的完整性時，將氣密門、氣密性地漏、送排風管道的生物密閉閥及生命支持系統均關閉，在二樓的生命支持系統管道上測定壓力。化學淋浴系統氣密性檢測測試結果顯示，壓力從-500 Pa 開始衰減至-250 Pa，總計用時38 min，大于規范中的20 min，符合要求。

對高效過濾器的現場檢漏[9]，應采用掃描法在過濾器與安裝框架接觸面、過濾器邊框與濾紙接觸面以及其全部濾芯出風面上進行。選用激光塵埃粒子計數器，對送、排風高效過濾器進行掃描檢漏，確定空調系統正常運轉并可供測試，風速與風量必須調整平衡后再對高效過濾器上游空氣粒子濃度進行測定，上游空氣粒子濃度不達標時，應采用人工發塵的方法以增加上游空氣粒子濃度。被測系統的局部透過率測定值均小于0.01%，符合要求。

3.5 化學淋浴系統的消毒效果驗證

選用18 g/L 的戊二醛作為化學淋浴系統的消毒液，沖洗水壓0.6 MPa，設置化學淋浴參數：噴藥時間2 min，反應暴露時間1 min，水沖洗時間3 min，地漏開啟時間30 s，充氣吹干時間2 min，化學淋浴全流程共8 min。通過化學淋浴系統對正壓防護服表面進行消毒。生物檢測的方法參照文獻[10]，淋浴沖洗試驗結果詳見表3。

表3 化學淋浴系統淋浴沖洗試驗結果

從表3 中可以看出，正壓防護服表面的12 個布菌位置經過完整的化學淋浴流程后，滅菌對數值均≥3.00，符合CNAS-CL 53：2016 的要求，說明化學淋浴系統消毒效果驗證合格。

4 化學淋浴系統常見問題分析與討論

（1）化學淋浴系統的照明系統。

化學淋浴系統的照明系統在箱體上方，而化學淋浴系統是相對密閉的空間，其化學淋浴箱體頂部與棚頂之間有一定距離，但通常由于實驗室結構問題使其內部空間狹小、局促。因此，筆者建議應在箱體與棚頂之間設置檢修口，方便相關部件的維修和更換；同時檢修口的檢修距離（箱體與棚頂之間距離）應≥500 mm，便于維護人員進行維修和檢查。

（2）化學淋浴系統的壓縮空氣。

化學淋浴系統內很多配件均使用壓縮空氣，包括阻尼器、氣動泵、充氣式氣密門、氣密性地漏等。目前國內多數空氣壓縮機產生的壓縮空氣質量不高，壓縮空氣內含有大量的油和水，而油和水對多數配件具有腐蝕作用，會導致快速接頭等配件損壞、氣管腐蝕漏氣等現象。因此，筆者建議采用2 套無油空壓機+吸附式吸干機共同處理壓縮空氣，并為其配備不間斷電源（uninterruptible power supply，UPS）。同時，還應保持空氣壓縮站處于低溫和無灰塵狀態；充氣式氣密門的快速接頭應設置檢修口，以便于后續維修更換。

（3）化學淋浴系統的化學加藥罐、原液罐和備用罐的排污水管道。

當化學淋浴系統長時間不啟用時，罐體前的軟化水管會由于積水時間過長而產生水銹等雜質，而化學淋浴系統再次啟用時，軟化水管內的雜質積水便會直接進入罐體內；且其罐體內也可能會產生大量微生物、油污等，啟用前需對軟化水管及罐體內部進行清理。因此，筆者建議排污水管道應處于罐體的最底部，且其不應與消毒液管道設置為同一管道，應該將其單獨接出，以便于罐體日后的清洗排污。另外，軟化水管在進入化學加藥罐體前，應設置單獨旁通管道，用于化學淋浴系統再次啟用前對軟化水管道的吹掃和清洗。

（4）化學加藥系統電磁閥及管道。

化學加藥系統中包含6 個電磁閥，由于其水質不好、消毒液腐蝕以及閥體材質原因導致電磁閥的閥芯經常出現生銹和腐蝕的現象。因此，筆者建議閥芯應采用316L 不銹鋼材質；同時，化學淋浴系統給水系統因其通常采用軟化水，應定期在軟化水站的離子交換樹脂中加鹽，以保證軟化水水質。

（5）化學淋浴系統的緊急淋浴系統。

緊急淋浴系統是依靠化學加藥罐體與化學淋浴箱體的高度差通過重力進行淋浴的。當高度差不超過2 m 時，噴淋的量很少，不僅需要全部涂抹均勻，還需要經過很長的反應時間才能將化學淋浴箱體和正壓防護服表面徹底消毒。在筆者看來，目前我國帶有化學淋浴系統的幾家實驗室的緊急淋浴系統均很難達到有效使用，且化學淋浴系統配備了UPS，當實驗室停電時，UPS 可持續供電30 min 并啟動柴油發電機，故在此過程中無需使用緊急淋浴系統。

5 結語

本文所檢測化學淋浴系統的7 個必檢項目性能測試均合格，符合相關國家標準，可以正常使用。如果檢測過程中發現危險因素或生物安全隱患，應立即停止使用，維護更換后再次檢測，檢測合格后方能繼續使用。化學淋浴是防止高級別生物安全實驗室內高致病性微生物逃逸，保證實驗操作人員安全進出核心實驗區的重要環節。為確保化學淋浴系統的生物防護功能，本文對其進行定期性能檢測，并對現存問題的合理改造提供了借鑒和指導，可為我國發布化學淋浴系統相關標準的實施提供參考依據。